在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图4所示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x轴方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+ y方向飞出.
(1) 请判断该粒子带何种电荷,并求出其荷质比;
(2) 若磁场的方向与所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B ′多大?此次粒子在磁场中运动所用的时间t是多少?
网友回答
解析(1) 由粒子的飞行轨迹,利用左手定则可知该粒子带负电荷.粒子由A点射入,由C点飞出,其速度方向改变了90°,则粒子轨迹半径R=r.
又qvB=mv2R.
则粒子的荷质比为qm=vBr.
(2) 粒子从D点飞出磁场,速度方向改变了60°角,故AD弧所对圆心角为60°,粒子做圆周运动的半径R′=rtan30°=3r.
又R′=mvqB′,所以B′=33B.
粒子在磁场中飞行的时间为t=16T=16×2πmqB′=3πr3v.